Hall Etkisi - Hall Etkisi Nedir - Hall Etkisi Hakkında

Manyetik alan içerisinde bulunan ve üzerinden akım geçen bir iletken boyunca gerilim (Hall gerilimi) oluşması olayına Hall etkisi denilmektedir. 1879'da Edwin Hall tarafından keşfedilmiştir. Gerilimin doğrultusu iletkenden geçen akımın ve manyetik alanın yönüne diktir.
Hall katsayısı, indüklenen elektrik alanın akım yoğunluğu ve manyetik alanın çarpımına oranı olarak tanımlanır. Bu katsayı iletkenin yapıldığı malzemenin karakteristik bir özelliğidir ve değeri akıma katkıda bulunan yük taşıyıcılarının tipi, sayısı ve özelliklerine bağlıdır.



Elektron akışını gösteren Hall etkisi diyagramı.
Kısımlar:
1. Elektronlar
2. Hall elementi, veya Hall sensörü
3. Mıknatıslar
4. Manyetik Alan
5. Güç Kaynağı
Açıklama
"A" çiziminde, Hall elementinin üst kenarı negatif yükle (mavi renk ile gösterilen), alt kenarı ise pozitif yükle yüklenir. (kırmızı renk). "B" de ve "C" de elektrik akımı veya manyetik alan terslenmiş olup, kutuplanmanın terslenmesine neden olmuştur. Hem akımı hem de manyetik alanı terslemek (çizim "D") Hall elementinin yine üst kenarının negatif kutuplanmasına neden olur.




Teori
Hall etkisi, bir iletkendeki akımın doğası nedeniyle meydana gelir. Akımı meydana getiren, yük taşıyan birçok parçacığın (genellikle elektronlardır fakat bu zorunlu değildir) hareketidir. Hareket yönlerine paralel olmayan bir manyetik alan içinde hareket eden yükler üzerine Lorentz Kuvveti adı verilen bir kuvvet etki eder. Söz konusu manyetik alanın yokluğunda yükler yaklaşık olarak düz bir doğru boyunca yol alır. Ancak yüklerin hareket doğrultusuna dik bir manyetik alan uygulandığında, izledikleri yolar eğrilecek ve hareketli yükler malzemenin bir yüzünde birikecektir. Bunun sonucu olarak diğer yüz, akım taşıyıcı yüklerin yokluğu nedeniyle eşit ve zıt yüklü kalacaktır. Sonuçta Hall elementi boyunca yük yoğunluğu asimetrik olarak dağılacaktır ve dağılımın doğrultusu hem yük taşıyıcılarının hareket doğrultusuna hem de manyetik alanın doğrultusuna dik olacaktır. Böyle bir yük dağılımı Hall elementi içinde bir elektrik alan oluşturacak ve bu elektrik alan daha fazla elektron göçünü engelleyecektir. Bunun sonucu olarak Hall malzemesi üzerinden akım geçmeye devam ettiği sürece sabit bir potansiyel fark oluşacaktır.

Sadece bir tip yük taşıyıcısı (elektronlar) olan basit bir metal için Hall gerilimi aşağıdaki eşitlik ile verilir:

Eşitlikte I levha uzunluğu boyunca olan akımı, B manyetik akı yoğunluğunu, d levhanın kalınlığını, e elektronun yükünü ve n taşıyıcı elektronların yük taşıyıcı yoğunluğunu verir.
Hall katsayısı aşağıdaki gibi tanımlanır:

Eşitlikte j taşıyıcı elektronların akım yoğunluğudur. Bu eşitlik SI birimlerinde, halini alır.
Sonuç olarak Hall etkisi, taşıyıcı yoğunluğu veya manyetik alanı ölçmek için çok kullanışlı bir yöntemdir.
Hall etkisinin en önemli özelliklerinden biri de zıt yönlere hareket edmekte olan pozitif ve negatif yükleri birbirinden ayırmasıdır. Hall etkisi, metallerde akımın protonlar ile değil elektronlar ile oluşturulduğunun ilk gerçek ispatıdır. Ayrıca Hall etkisi bazı malzemelerde (özellikle P-tipi yarı iletkenlerde) akımı hareket eden negatif elektronlar olarak değil de pozitif "Elektron boşlukları"nın hareketi olarak düşünmenin daha uygun olacağını göstermiştir.



Etiketler:
Beğeniler: 0
Favoriler: 0
İzlenmeler: 506
favori
like
share